Betriebliche Wärme- und Energieversorgung

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1 Betriebliche Wärme- und Energieversorgung Optimierung der betrieblichen Wärmeversorgung durch Nutzung von Prozesswärme in Blockheizkraftwerken am Beispiel: Oberflächenveredlung / Galvanik Seminar der IHK Hannover Messe 2013 am Dipl.-Ing. G. Geese 1

2 müssen wir energetisch umdenken? und handeln? Verantwortung was müssen wir tun? Jeremin Rifkin US-Soziologe und Ökonom Berater der Europäischen Union Publizist und Autor Die dritte Revolution was können wir tun? Quelle: Das Wertemagazin Beilage Handelsblatt 2

3 Energie wohin gehst du? 40% des Endenergieeinsatzes werden für die Beheizung und Konditionierung unserer Gebäude benötigt 30% wird als heute wirtschaftlich erschließbares Einsparpotenzial in der Industrie benannt Untersuchungen Prognos, McKinsey, kfw 1,5% Einsparpotential Pumpe etwa % (auch bis > 90%) oder 2 Großkraftwerke Des Strombedarfs in Deutschland benötigen etwa jeweils 30 Mio Heizungspumpen die IT-Systeme oder der gesamte Schienenverkehr 3

4 Best Practice Energieeffizienz Oberflächenveredelung Galvanik & Fertigung Industriegriffe Betrieblich Nutzfläche beheizt m² Anzahl Mitarbeiter ca. 120 Energieeinsatz gesamt Elektro, Heiz- & Prozesswärme 8,5 GWh 4

5 Heiz- und Prozesswärmeversorgung Struktur Bestand Prozesswärme Thermoöl 168 C Prozesswärme Warmwasser Heizwärme Warmwasser Heizwärmeleistung Bestand 900 kw kw kw kw 5

6 Heiz- und Prozesswärmeversorgung Wärmeverbund nach Sanierung Heizwärmeleistung erforderlich max. < kw -50 % BHKW + Speicher 45 m³ 2 x 140 kw elt 2 x 235 kw therm Prozesswärme HT > 95 C 150 kw Heiz- + Prozess-Warmwasser kw Heizwärmeleistung saniert kw -30 % Bestand: Wärmeerzeugung konventionell Reserve 200 kw Heizung kw Prozess Bestand: Wärmeerzeugung konventionell Spitzenlast und Redundanz 2 x 1000 kw 6

7 Bestandssituation Prozesswärme Galvanik Wärmeversorgung Großanlage Thermoölanlage Wärmeenergie Verluste Wärmeerzeugung 40 % Elektroenergie l Heizöl Pumpen / Benner abgeschätzt mit Recherche MWh/a /a Verlustkosten /a 70 MWh/a 60 /MWh 150 /MWh /a Ohne Wartungs- & Instandhaltung Kosten /a 7

8 Gesamtkosten Energie vor und nach Sanierung Bestand Möglichkeit effizienter System-Ertüchtigung: Unter sorgsamer Gesamtbetrachtung der Lebensdauer-Zykluskosten (LCC) mit Auswahl abgestimmter, intelligent verknüpft eingebundener Effizienzsysteme erreichbar: 58% Effizienz ist dezentral!! Sanierungsergebnis > 40 % Kostenminderung 8

9 Thermoölanlage Prozesswärme Alt-Bestand Betriebstemperatur 168 C durchgehend hohe Verlustwärme ineffizient Thermoöl 2 x 450 kw redundant Thermoölpumpen > 120 C 9

10 so ist Prozesstechnik teuer - Wärmeverluste vermeiden, Effizienz einrichten Prozessen mit Heiz- und Kühlanforderungen ist besondere Beachtung zu schenken!! Heiz-/ Kühlbedarf der Prozesse reduzieren / minimieren Wärmeverluste an der Oberfläche werden gemindert durch schwimmende Bälle -> positiv Prozessbecken ungenügend isoliert -> negativ Kühlwasserpumpe extrem ungenügender Effizienz Motortemperatur ~ 70 C ungeregelt hoher Effizienzverlust ist durch mehr Kühlung zu ersetzen 10

11 Effizienzmodul Wärmespeicher Möglichkeiten der Platzierung Einbringung Wärmespeicher 43 m³ unter Sonderbedingungen der Bestandsituation 11

12 Effizienzelement: Hochtemperaturauskopplung BHKW Abgaswärmetauscher > 100 C Hochtemperaturauskopplung BHKW Systemeinbindung Wärmespeicher Pufferung Abwärme BHKW sichert längere Laufzeiten BHKW Pufferzonen im Speicher für Hochtemperatur > 100 C oben Normal-Heiztemperatur Mitte Abgastemperatur BHKW > 630 C 12

13 2- Schichten-Speicher Doppelnutzen: Prozess- und Heizwärme Hochtemperaturzone Prozesswärme Normaltemperaturzone Heizen < 80 C - Niedertemperatur-Prozesswärme - Heizwärme Gebäude, Lüftung 13

14 Effizienz hoch 3 mit BHKW Kälte aus (Ab-) Wärme) mit Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung (KWKK) 14

15 BHKW-Betrieb II im Doppelpack 2 BHKW parallel betrieben Betrieb BHKW I ab 2008 Betrieb BHKW II ab 2011 Wärmelieferung MWh/a Eigenstromerzeugung kwh/a Abdeckung 25 % Heizwärme Abdeckung 75 %. Dipl.-Ing. G. Geese, Hannover Messe

16 Effizienzsituation Energie BHKW Wärmeversorgung Großanlage Wärmeenergie Wärmelieferung durch BHKW MWh/a reduziert wegen entfallender Verluste BHKW erzeugt Strom 1000 MWh mit Wärmelieferung Elektroenergie Pumpen / Benner 20 MWh/a /a 60 /MWh Ertrag aus Strom /a /a Kosten /a Nettoertrag, Gaseinsatz für Stromerzeugung berücksichtigt Mit Wartungs- & Instandhaltung 16

17 BHKW Zentrale als fertige Anlage und schematisch Energiecontrolling & Energiemanagement als wichtige Erfolgsfaktoren 17

18 Effiziente Energieversorgung BHKW Wärmeenergie Wärmeversorgung Stromproduktion BHKW-System Elektroenergie MWh/a MWh/a substituiert Wärmeerzeugung Heizkessel 60 /MWh Energieeinsatz BHKW 5100 MWh (Erdgas) Laufzeit h/a 2 Module a 140 kwelt Aufwand Einkauf /a substituiert Stromeinkauf /a /a 130 /MWh Nicht berücksichtigt steuerliche Vergünstigungen aus BHKW Betrieb Bilanz / Überschuss /a Nettoertrag, Gaseinsatz für Stromerzeugung berücksichtigt 18

19 Investitionsbedarf Kostensituation Ertrag Investition Wärmeversorgung BHKW erneuert Kapitalrückfluss effiziente Wärmeversorgung Interne Verzinsung des eingesetzten Kapitals aus ersparten Ernergieaufwendungen /a /a 31 % ohne Preisanstieg für Energie Berechnet auf eine Laufzeit von 10 Jahre Wartungs- & Instandhaltungskosten 36 % mit Preisanstieg für Energie 33 % mit Wartung /Instandhaltung Preisanstieg Energie angesetzt mit 5 % für Wärme und 3,5 % für Elektro 19

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21 Welche Schlussfolgerungen ziehen wir? 1 5 Eine wirklich gute Idee erkennt man daran, dass ihre Verwirklichung von vorn herein ausgeschlossen erscheint Inmitten von Schwierigkeiten liegen günstige Gelegenheiten <Albert Einstein> Dipl.-Ing G. Geese 21

22 Ich bedanke mich für Ihre Aufmerksamkeit! Dipl.-Ing. Günther Geese Alte-Uslarer-Str. 24 a Hardegsen Tel www. ing-geese.de kontakt@ing-geese.de / veranstaltet von im Rahmen der Hannover Messe 2013 Seminar Betriebliche Wärme und Energieversorgung. Dipl.-Ing. G. Geese 22